抽穗开花期不同高温处理对水稻开花习性和结实率的影响

为了探明高温胁迫对水稻的伤害机理,利用人工气候箱在水稻抽穗开花期对2个耐热性不同早稻品种进行不同高温处理,研究高温胁迫对水稻开花习性和结实率的影响。结果表明,随着胁迫温度的升高,日开花数减少,日开花峰值降低,开颖角度减小,花粉粒直径增大,花药开裂、花粉活力、柱头活力下降,结实率降低。相关分析表明,2个品种的结实率与花粉活力、花药开裂系数、柱头活力之间均呈显著正相关（R=0.9733*,0.9768*和0.9270*）。水稻抽穗开花期受高温的危害存在品种间差异,相同高温胁迫下,耐热品种996受高温的伤害小于热敏感品种4628。     

花期高温胁迫对水稻花药生理特性及花粉性状的影响

为探明花期高温胁迫对水稻花器官的影响机制,以耐热水稻品系996和热敏感水稻品系4628为材料,在人工气候室进行高温(8:00~17:00,37℃;17:00~次日8:00,30℃)和适温处理(8:00~17:00, 30℃;17:00~次日8:00,25℃), 研究高温胁迫对水稻花药抗氧化酶活性、膜透性、MDA含量及花粉性状等生理特性的影响。结果表明,高温胁迫下,水稻花药中SOD、POD、CAT、AsA-POD活性在高温胁迫初期均明显增加,尔后快速下降,耐热品系996这四种酶活性增幅大于热敏感品系4628;热敏感品系4628花药中MDA含量和膜透性在高温胁迫下增幅大于耐热性品系996;高温胁迫导致花药开裂、花粉萌发率和柱头上花粉粒数的显著下降,花粉粒直径增大。但耐热品系996的前3项参数显著高于热敏感品系4628。高温胁迫下水稻花药中保持较高抗氧化酶活性、较好的花粉散落特性和花粉萌发特性及较低的膜透性和MDA含量,是品种耐高温的生理基础。     

开花期低温胁迫对四川攀西稻区水稻开花结实的影响

以3种籼稻品种和3种粳稻品种为试验材料, 利用人工气候室在开花期进行低温胁迫处理, 研究了低温胁迫对攀西稻区籼、粳稻开花和结实及两者间关系的影响。结果表明, 开花期低温胁迫下籼稻和粳稻的开花习性、花药和花粉特性和结实表现不同。常规粳稻开花对低温有较高的耐冷性。低温胁迫下籼稻品种(组合)花药体积、花药开裂率、可育花粉率、柱头着花粉数和柱头花粉萌发率较对照降低幅度均比粳稻品种(组合)大; 籼稻品种(组合)各产量构成因素较对照降低幅度比粳稻品种(组合)大。相关分析表明, 结实与水稻花药和花粉主要性状有密切关系。开花期低温胁迫影响花药和花粉发育成熟, 使花药不能正常开裂、散粉不足, 可育花粉率和柱头花粉萌发率降低, 直接影响受精结实, 成为结实率降低的主要原因之一。     

水稻抽穗期高温胁迫对不同品种受粉和受精作用的影响

水稻抽穗期高温障碍导致结实性降低已经成为长江中下游水稻的重要自然灾害之一。以现代常规粳稻、三系杂交籼稻和两系法杂交籼稻为试料,研究了抽穗期高温处理对现代水稻品种和组合受精率的影响。现代粳型品种表现出较好的抽穗期高温耐性;杂交稻特别是两系杂交稻抽穗期高温耐性相对较弱,抽穗期39℃的高温胁迫下,受精率几乎接近于零;在杂交稻中,汕优63在较轻高温胁迫下表现较好耐性,但在较强的高温胁迫下高温耐性迅速下降。相同处理下抽穗期高温耐性在品种间有较大差异。2个两系超级杂交稻的单药花粉数均在1750粒以上,数量最多,宁粳1号数量最少,为979.8粒药^-1。总体趋势为杂交稻多于常规稻,籼型品种多于粳型品种,分析表明单药花粉数与高温耐性不相关。高温胁迫导致花药开裂系数显著下降,宁粳1号在较强的高温胁迫条件下还能维持一定程度的纵裂率,开花后柱头上花粉数量相对较多。可见水稻抽穗期高温耐性与花粉生产能力无关,与花药开裂和柱头捕获的花粉量关系较大。     

陆地棉花器官耐高温性的评价指标研究

陆地棉花器官发育与棉铃发育及产量形成有密切关系。高温对棉花柱头花粉原位萌发及雄蕊特征的不良效应研究相对较少,本试验以11个陆地棉品种(系)为材料,检测田间高温天气发生前、发生后的花粉萌发率、花药开裂率、花丝和柱头长度,以及模拟高温下花柱内花粉管数量和花药细胞学结构。结果表明:田间高温下,科1053、泗棉4号、湘杂棉3号父本等品种的花药开裂率和花粉萌发率显著高于其他品种,品种间花柱与雄蕊群长度比、花丝长度差异不显著。高温结束后,品种间各性状差异不显著。模拟高温下,科1053、泗棉4号、湘杂棉3号父本等品种的花柱内花粉管数量显著高于其他品种,花药内畸形花粉粒较少。高温模拟的结果与田间一致。花药开裂率和花粉萌发率可作为耐高温筛选的主要指标,而花柱长与雄蕊群长度之比、花丝长度可作为辅助指标。高温影响花药细胞发育、花药开裂和花粉活性。本研究为棉花耐高温品种选育提供了新的方法。     

太子参花粉活力和柱头可授性研究

目的:研究太子参的花粉活力、柱头可授性及花粉贮藏。方法:采用离体萌发法、染色法测定花粉活力,用联苯胺-过氧化氢法测定柱头可授性,并检测不同贮藏条件下花粉的活力。结果:离体萌发法适用于太子参花粉活力测定,最适培养基为0.04%硼酸+15%蔗糖+11%聚乙二醇,萌发率达92.44%;太子参花药开裂期柱头可授性较强;花粉的短期保存以4℃效果较好,长期保存以-80℃效果最佳。结论:在进行杂交授粉时,应选花药开裂期的花粉,对开花第2天的柱头进行人工授粉,本研究为太子参的良种选育及种质资源保护提供了科学依据。     

减数分裂期高温胁迫对耐热性不同水稻品种产量的影响及其生理原因

以两个耐热性不同的籼稻品种为材料,在减数分裂期进行高温(白天温度>35℃)处理,以同期自然温度(白天温度<33℃)为对照,研究减数分裂期高温对产量的影响及其生理机制。结果表明,高温处理与对照相比,显著降低了热敏感品种双桂1号的花药开裂率及花粉育性,对耐热品种黄华占影响较小;明显降低了每穗颖花数、结实率和粒重,从而使产量显著下降,其中耐热品种下降幅度小于热敏感品种;热敏感品种粒宽显著缩短,长宽比显著增大,而对耐热型品种影响不大;明显降低了水稻的根系活力和幼穗的核糖核酸(RNA)含量,显著增加了叶片丙二醛(MDA)含量和幼穗的乙烯释放速率,热敏感品种变化幅度大于耐热品种;显著增加了耐热品种叶片的抗氧化酶活性,对热敏感品种无显著影响。总之,根系活力和抗氧化保护系统能力强、RNA含量高、MDA含量低及乙烯合成少是耐热性品种在高温胁迫下保持较高产量的重要生理原因。     

花期干旱胁迫钝感与敏感水稻保持系的生理特性

以负压式土壤湿度计和取土烘干法双重监控盆栽试验的土壤水势变化,观测我国14个常用水稻保持系的花期耐旱性,并以干旱胁迫指数人为分为钝感、耐旱、不耐旱与敏感4个耐旱等级,其中K22-B、金23-B为花期干旱胁迫钝感材料,珍汕97-B、中9-B为花期干旱胁迫敏感材料,选此4个典型保持系,研究它们对花期干旱胁迫的生理效应。结果表明:(1)花期干旱胁迫钝感保持系稻株比之敏感保持系稻株剑叶与小穗(颖花、籽粒)具有较高水势,缺水引发水稻器官水势下降,剑叶蒸腾速率也因干旱而下降,但下降程度小于敏感材料。(2)钝感与敏感保持系稻株的光合速率并无明显差异,但因干旱胁迫而下降的程度有明显不同,钝感保持系光合速率下降程度小于敏感材料。(3)花期干旱胁迫钝感与敏感保持系花粉数/花药相似,也不因花期干旱胁迫而明显下降(P0.05),花粉粒充实度与柱头着粒花粉的发芽率也不因花期干旱胁迫而明显变化(P0.05),干旱胁迫敏感保持系稻株的花药开裂度与柱头上花粉着粒数均低于钝感保持系稻株。总之,对花期干旱胁迫钝感的保持系稻株比之敏感保持系稻株经干旱胁迫,保持较高的器官水势与蒸腾速率,有利于花药开裂与柱头着粉受精,维持相对较高的光合效率与物质转移效率,有益受精籽粒灌浆成熟。     

水稻开花期花粉活力和结实率对高温的响应特征

采用远红外增温设施在水稻开花第1 d分别对4个水稻品种（南粳41、武香粳14、扬粳6号和汕优559）进行5 h（10:00~15:00）高温处理（40℃）,然后转入常温,观测当天及其后4 d开花颖花的花粉活力及同期开花颖花成熟期的结实对高温的响应特征。结果表明,高温处理后,处理后各天颖花的花粉活力均显著下降（P< 0.05）,但随开花日序的后移其下降幅度逐步减小。其中,下降最大为处理当天或其后1 d,花粉在柱头和培养基上的萌发率以及花粉I-KI溶液的可染率分别平均降低了16.00、25.85和11.74个百分点,而处理后4 d的降幅仅为8.49、6.63和6.02个百分点。相同的趋势也表现在同期开花颖花的结实特征上,高温处理的当天和其后4 d开花颖花的结实率分别平均下降了14.04和5.95个百分点;而高温处理当天的空粒率和秕粒率平均分别提高了10.06和3.98个百分点,处理后4 d分别提高了3.98和1.97个百分点。另外还发现,高温处理下品种间存在一定差异,其中,汕优559的花粉活力和籽粒结实受高温的影响最小。相关分析发现结实率、空粒率和秕粒率与柱头花粉的萌发率、花粉在培养基上的萌发率均呈显著直线相关,而花粉I-KI溶液的可染率仅与空粒率存在显著相关（P< 0.05）。可见,水稻遭遇短期高温后,随着开花日序的后移高温对颖花形成的潜在热害逐渐降低,在生产实践中花粉在柱头和培养基上的萌发率可作为品种选育和高温热害发生的几率、热害程度预测的可靠指标。     

万寿菊花粉活力及柱头可授性研究

为探明造成万寿菊雄性不育系结实率低的原因,对万寿菊花粉活力及柱头可授性进行了研究。采用花粉离体萌发法研究万寿菊自交系V-01花粉萌发适宜温度、花粉活力日变化和适宜贮存条件;用联苯胺-过氧化氢法检测万寿菊雄性不育系S-261、S-17-06-29、S-0191不育株柱头的可授性;水溶性苯胺蓝染色法检测花粉在柱头的萌发情况。结果表明：（1）万寿菊V-01适宜萌发温度介于25~30℃之间;V-01花粉活力日变化趋势为先升高后降低,11-13时采集的花粉萌发率最高;4℃干燥贮存是最适宜的花粉贮存条件。（2）万寿菊柱头形态呈‘γ’状时有可授性,可授性可持续3天。（3）万寿菊花粉授粉到柱头上1 h内即可萌发,授粉后2 h,花粉细胞达到花粉管内。     

Evaluation of the High-temperature Tolerance of Floral Organs in Upland Cotton (Gossypium hirsutum L.)

The development of floral organs in upland cotton (Gossypium hirsutum L.) is related to squares and yield formation. The germination percentage of pollen grains, the rate of anther dehiscence and the length of filaments and styles of 11 upland cotton cultivars were determined before and after high-temperature periods by pollen grain culture in vitro. We aimed to analyze the effects of high temperature on pollen germination in styles and on stamen characteristics. The number of pollen tubes in styles and cytological structure of anthers were also tested under simulation of high temperatures by paraffin sectioning of cotton anthers. We found that the germination percentage of pollen grains and rate of anthers dehiscence of Ke 1053, Simian 4 and the male parent of Xiangzamian 3 were greater than those of other cultivars under high field temperatures. There was no significant difference in the length ratio of filaments and styles and filaments length between 11 upland cotton cultivars under high field temperatures. After high-temperature periods in the field, the difference in pollen germination percentage, anther dehiscence, style and filament length between the 11 cultivars was not significant. The number of pollen tubes in Ke 1053, Simian 4 and the male parent of Xiangzamian 3 was greater than those of other cultivars under the high simulation temperature. The number of deformed pollen grains in anthers was also less than those of other cultivars. These results were consistent with the field conditions. This experiment indicated that germination percentage of pollen grains and the rate of anther dehiscence are useful as indicators for screening high-temperature tolerance. The length ratio of filaments and styles and the filaments length could be used as parameters for screening high-temperature tolerance cultivars.     

弱光胁迫对不同基因型玉米雌雄花发育和授粉结实能力的影响

以不耐阴型玉米豫玉22和耐阴型玉米郑单958为试验材料,设置自然光照和弱光胁迫两个处理,研究弱光胁迫对不同基因型玉米雌雄花发育的影响。研究结果表明,弱光胁迫延缓了雌雄穗的生长发育,表现为抽雄、吐丝和盛花期延迟,花期和雌雄间隔期延长。弱光胁迫下,在吐丝期不耐阴型玉米花粉量比对照显著增加,耐阴型玉米花粉量与对照差异较小;不耐阴型玉米花粉表面网纹在弱光胁迫下变粗且间隙增大,花粉萌发孔及其附近严重畸形,有的明显内陷,花粉内淀粉粒数目显著减少,营养供应能力减弱,耐阴型玉米在弱光胁迫下花粉表面网纹略有加粗或没有变化,萌发孔略微凹陷且程度远低于不耐阴型玉米,花粉中淀粉粒密度略有降低。遮光处理后,不耐阴型玉米的花粉活力、花粉萌发率和萌发速率表现为下降,而耐阴型玉米表现为上升。花丝的生长速率及伸出苞叶数量在弱光胁迫下显著下降,果穗上部花丝受到的影响最大,向下逐渐减弱。弱光胁迫下两个基因型玉米穗长和穗粒数减少,不耐阴型玉米受弱光胁迫影响的程度高于耐阴型玉米。雌雄间隔期延长、营养供应能力减弱导致的花粉畸形、花丝生长速率和可授粉花丝数目的减少以及籽粒IAA含量的下降和ABA含量的增加是弱光条件下玉米穗粒数显著减少的主要原因。     

三系杂交棉花粉育性对高温和低温胁迫的反应

为研究在高温和低温胁迫条件下的三系杂交棉花粉育性稳定性问题,利用棉花细胞质雄性不育系和恢复系,配制2个三系杂交棉组合,抗A×浙大强恢(记作：强恢F₁)和抗A×DES-HMF277(记作：弱恢F₁),并以保持系(抗B)为对照,分别进行温室控温试验和田间自然温度试验,分析三系杂交棉对高温和低温胁迫的反应和花粉育性转换(可育至不育)的临界温度。试验表明,一般三系杂交棉的花粉育性对胁迫温度的反应比保持系敏感,常常花粉散粉少和花粉活力较低。不同三系杂交棉组合对胁迫温度的抗性存在明显差异,强恢F₁明显高于弱恢F₁,与保持系的育性相似,可育花粉率和自交结铃率较高,不孕籽率较低。经可育花粉率(Y)与温度(T)的回归分析,花粉育性转换的临界温度符合Y = a (T–T_opt)²+b模型。强恢F₁育性转换的上限和下限温度分别为38.0℃和13.0℃,弱恢F₁为36.0℃和14.0℃,保持系为38.5℃和10.0℃。与低温胁迫比较,高温胁迫在我国大部分棉区更普遍,持续时间更长,对产量影响更大。提高三系杂交棉在胁迫气温条件下的花粉育性的稳定性是近期育种的重要目标。     

水稻穗分化期高温胁迫对颖花退化及籽粒充实的影响

为明确水稻穗分化期高温胁迫对颖花退化和籽粒充实的影响,选用耐热性品种黄华占和热敏感性品种丰两优6号进行人工气候箱盆栽试验,于倒一叶心叶抽出时(花粉母细胞形成至减数分裂期)进行高温处理(10:00-15:00,40℃) 1 d、3 d、5 d、7 d、9 d,并以同时段适温处理(10:00-15:00,32℃)为参考,自然条件下生长的植株为对照(CK),分析不同持续天数高温对颖花退化、花器官发育和籽粒充实的影响。结果表明：(1)随着处理天数的增加,高温加剧颖花退化,与适温处理及CK相比,高温处理9 d黄华占颖花退化率增加45.8%和62.9%,丰两优6号颖花退化率增加81.7%和136.1%,丰两优6号增加幅度大于黄华占。(2)高温处理1~3 d降低花粉活力,5~9 d抑制花药充实。花药发育不良,花粉形成受阻是导致结实率显著下降的原因,两品种趋势一致。(3)高温处理缩短颖花长度,降低籽粒充实性,使千粒重显著下降,热敏感性品种丰两优6号下降幅度大于耐热性品种黄华占,籽粒充实在5 d以上高温处理下降显著。研究说明倒一叶生长时期高温胁迫影响穗生长发育,生产中需加强相应栽培措施的调控。     

两种穗型粳稻穗上不同粒位籽粒几个营养和蒸煮品质性状的比较分析

选用典型的直立穗型和弯曲穗型粳稻品种, 研究了穗上不同粒位籽粒的几个重要营养和蒸煮品质性状差异及其分布特点。结果表明, 穗型特征与蛋白质含量、直链淀粉含量和食味值高低无直接必然的联系, 但是对穗不同部位间这些指标及其粒位顺序有较大影响。对3个直立穗型品种而言, 蛋白质含量、直链淀粉含量表现为穗下部＞中部＞上部, 食味值则相反, 而对3个弯曲穗型品种而言, 蛋白质含量、直链淀粉含量的表现规律不明显, 食味值表现为穗上部＞中部＞下部; 同一稻穗不同枝梗间相比, 着生在二次枝梗上的稻米蛋白质含量相对较高、直链淀粉含量和食味值相对较低, 而着生在一次枝梗上的稻米蛋白质含量相对较低、直链淀粉含量和食味值相对较高; 同一枝梗间的不同着粒部位相比, 下部二次枝梗第2、3粒位的蛋白质含量较高、食味值较低, 中上部一次枝梗1~6粒位的蛋白质含量较低、食味值较高, 而直链淀粉含量在粒位间规律不明显; 直立穗型品种单一稻穗不同粒位间的差异大于弯曲穗型品种, 其主要原因可能是直立穗型品种着粒密度过大。     

Effect of high temperature on pollen morphology,plant growth and seed yield in quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)

Quinoa (Chenopodium quinoa Willd.) has gained considerable attention worldwide during the past decade due to its nutritional and health benefits. However, its susceptibility to high temperatures has been reported as a serious obstacle to its global production. The objective of this study was to evaluate quinoa growth and pollen morphology in response to high temperatures. Pollen morphology and viability, plant growth and seed set, and several physiological parameters were measured at anthesis in two genotypes of quinoa subjected to day/night temperatures of 22/16°C as a control treatment and 40/24°C as the heat stress treatment. Our results showed that heat stress reduced the pollen viability between 30% and 70%. Although no visible morphological differences were observed on the surface of the pollen between the heat‐stressed and non‐heat‐stressed treatments, the pollen wall (intine and extine) thickness increased due to heat stress. High temperature did not affect seed yield, seed size and leaf greenness. On the other hand, high temperature improved the rate of photosynthesis. We found that quinoa has a high plasticity in response to high temperature, though pollen viability and pollen wall structure were affected by high temperatures in anthesis stage. This study is also the first report of quinoa pollen being trinucleate.